CN109438840A - 一种耐磨防火塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨防火塑料，属于防火塑料领域，所述耐磨防火塑料组成原料包括：本征石墨烯1.0～6.0份、碳源8～12份、发泡剂4～8份、催化剂16～20份、稀释剂8～20份、碳酸镁10～30份、阻燃剂20～30份、聚丙烯20～30份、膨胀蛭石10～16份、密胺树脂14～18份、纳米二氧化硅14～18份以及硅酸10～20份，所有原料均按重量份计算，所述的一种耐磨防火塑料原料组成成分易得，制作方法简单且成本低，具有较好的抗压耐磨以及防火性能，使用寿命长，无毒无害，对人体以及环境友好，另外，所述耐磨防火塑料通过添加本征石墨烯增强了其硬度以及延展性，值得在防火塑料领域推广与使用。

Description

一种耐磨防火塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防火塑料制造领域，具体是一种耐磨防火塑料及其制备方法。
背景技术
随着塑料在日常人们生活中应用的范围越来越广，对塑料的品质以及功能也提出了更高的要求，而随着生产技术的发展与提升，种类多样功能齐全的塑料产品也越来越多地出现在了人们面前，防火塑料就是其中的一种，大到家居装潢，小到生活电器，几乎周围生活的环境中都存在一些防火塑料，防火材料不仅能够起到阻挡火源的功能，更重要的是其能够在源头上隔绝一些火灾的发生，但是目前所使用的防火塑料也存在一定缺陷，例如，目前市面上出售的防火塑料耐磨性不好，造成了防火塑料使用寿命的缩短。
针对上述背景技术中的问题，本发明旨在提供一种耐磨防火塑料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨防火塑料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨防火塑料，其组成原料包括：本征石墨烯1.0～6.0份、碳源8～12份、发泡剂4～8份、催化剂16～20份、稀释剂8～20份、碳酸镁10～30份、阻燃剂20～30份、聚丙烯20～30份、膨胀蛭石10～16份、密胺树脂14～18份、纳米二氧化硅14～18份以及硅酸10～20份，所述碳源为琼脂，所有原料均按重量份计算。
所述耐磨防火塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)混合物A的制备：将密胺树脂、稀释剂、发泡剂以及碳酸镁加入硅酸中进行反应，并且加入催化剂加快反应速率，反应条件为温度106～128℃，压强大小为1.4～2.4Mpa，反应30～46min后得混合物A；
(2)混合物B的制备：将碳源、阻燃剂、膨胀蛭石以及纳米二氧化硅在30～45℃、压强为0.6～1.0Mpa以及搅拌速率为500～580r/min的条件下，搅拌30～60min后制得混合物B。
(3)混合物C的制备：将本征石墨烯加入聚丙烯中进行高温熔炼，熔炼温度为100～120℃，熔炼20～30min后加入混合物B,混合物B分三次加入，混合物B加入完成后再加入混合物A搅拌混合均匀，制成混合物C。
(4)耐磨防火塑料产品制备：在45～75℃的条件下将混合物C投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到所述耐磨防火塑料产品。
作为本发明进一步的方案：所述发泡剂为ADC,所述催化剂为钛粉，ADC发泡剂分解产物无毒无臭、不污染、不变色以及具有自熄性，具有很好使密胺树脂发泡的性能；钛粉的化学性质活泼，其不仅具有良好的催化反应的性能，更重要的是具有很好的延展性，在塑料产品中添加显然能够增加所述防火塑料的耐磨性。
作为本发明再进一步的方案：所述稀释剂为正丁醇，所述阻燃剂为超微细化氢氧化铝颗粒，正丁醇稀释剂与苯、丙酮等塑料生产中常用稀释剂相比，正丁醇的毒性更小，而且降低密胺树脂粘度的性能更为优善；超微细化氢氧化铝颗粒与其他有机阻燃剂如有机氮磷膨胀型阻燃剂相比，超微细化氢氧化铝颗粒安全性更好，更环保，且价格低廉防火性能好。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
所述的一种耐磨防火塑料原料组成成分易得，制作方法简单且成本低，具有较好的抗压耐磨以及防火性能，另外，所述耐磨防火塑料通过添加本征石墨烯增强了其硬度以及延展性。
所述的一种耐磨防火塑料防火系数高，使用寿命长，无毒无害，对人体以及环境友好，值得在防火塑料领域推广与使用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种耐磨防火塑料，其组成原料包括：本征石墨烯1.0份、碳源8份、发泡剂4份、催化剂16份、稀释剂8份、碳酸镁10份、阻燃剂20份、聚丙烯20份、膨胀蛭石10份、密胺树脂14份、纳米二氧化硅14份以及硅酸10份，所述碳源为琼脂，所有原料均按重量份计算。
所述耐磨防火塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)混合物A的制备：将密胺树脂、稀释剂、发泡剂以及碳酸镁加入硅酸中进行反应，并且加入催化剂加快反应速率，反应条件为温度106℃，压强大小为1.4Mpa，反应30min后得混合物A；
(2)混合物B的制备：将碳源、阻燃剂、膨胀蛭石以及纳米二氧化硅在30℃、压强为0.6Mpa以及搅拌速率为500r/min的条件下，搅拌30min后制得混合物B。
(3)混合物C的制备：将本征石墨烯加入聚丙烯中进行高温熔炼，熔炼温度为100℃，熔炼20min后加入混合物B,混合物B分三次加入，混合物B加入完成后再加入混合物A搅拌混合均匀，制成混合物C。
(4)耐磨防火塑料产品制备：在45℃的条件下将混合物C投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到所述耐磨防火塑料产品。
所述发泡剂为ADC,所述催化剂为钛粉，所述稀释剂为正丁醇，所述阻燃剂为超微细化氢氧化铝颗粒。
实施例2
一种耐磨防火塑料，其组成原料包括：本征石墨烯6.0份、碳源12份、发泡剂8份、催化剂20份、稀释剂20份、碳酸镁30份、阻燃剂30份、聚丙烯30份、膨胀蛭石16份、密胺树脂18份、纳米二氧化硅18份以及硅酸20份，所述碳源为琼脂，所有原料均按重量份计算。
所述耐磨防火塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)混合物A的制备：将密胺树脂、稀释剂、发泡剂以及碳酸镁加入硅酸中进行反应，并且加入催化剂加快反应速率，反应条件为温度128℃，压强大小为2.4Mpa，反应46min后得混合物A；
(2)混合物B的制备：将碳源、阻燃剂、膨胀蛭石以及纳米二氧化硅在45℃、压强为1.0Mpa以及搅拌速率为580r/min的条件下，搅拌60min后制得混合物B。
(3)混合物C的制备：将本征石墨烯加入聚丙烯中进行高温熔炼，熔炼温度为120℃，熔炼30min后加入混合物B,混合物B分三次加入，混合物B加入完成后再加入混合物A搅拌混合均匀，制成混合物C。
(4)耐磨防火塑料产品制备：在75℃的条件下将混合物C投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到所述耐磨防火塑料产品。
所述发泡剂为ADC,所述催化剂为钛粉，所述稀释剂为正丁醇，所述阻燃剂为超微细化氢氧化铝颗粒。
实施例3
一种耐磨防火塑料，其组成原料包括：本征石墨烯3.5份、碳源10份、发泡剂6份、催化剂18份、稀释剂14份、碳酸镁20份、阻燃剂25份、聚丙烯25份、膨胀蛭石13份、密胺树脂16份、纳米二氧化硅16份以及硅酸15份，所述碳源为琼脂，所有原料均按重量份计算。
所述耐磨防火塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)混合物A的制备：将密胺树脂、稀释剂、发泡剂以及碳酸镁加入硅酸中进行反应，并且加入催化剂加快反应速率，反应条件为温度117℃，压强大小为2.1Mpa，反应38min后得混合物A；
(2)混合物B的制备：将碳源、阻燃剂、膨胀蛭石以及纳米二氧化硅在40℃、压强为0.8Mpa以及搅拌速率为540r/min的条件下，搅拌45min后制得混合物B。
(3)混合物C的制备：将本征石墨烯加入聚丙烯中进行高温熔炼，熔炼温度为110℃，熔炼25min后加入混合物B,混合物B分三次加入，混合物B加入完成后再加入混合物A搅拌混合均匀，制成混合物C。
(4)耐磨防火塑料产品制备：在60℃的条件下将混合物C投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到所述耐磨防火塑料产品。
所述发泡剂为ADC,所述催化剂为钛粉，所述稀释剂为正丁醇，所述阻燃剂为超微细化氢氧化铝颗粒。
实施例4
一种耐磨防火塑料，其组成原料包括：本征石墨烯2.0份、碳源9份、发泡剂5份、催化剂17份、稀释剂11份、碳酸镁15份、阻燃剂22份、聚丙烯22份、膨胀蛭石12份、密胺树脂15份、纳米二氧化硅15份以及硅酸12份，所述碳源为琼脂，所有原料均按重量份计算。
所述耐磨防火塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)混合物A的制备：将密胺树脂、稀释剂、发泡剂以及碳酸镁加入硅酸中进行反应，并且加入催化剂加快反应速率，反应条件为温度110℃，压强大小为1.6Mpa，反应34min后得混合物A；
(2)混合物B的制备：将碳源、阻燃剂、膨胀蛭石以及纳米二氧化硅在34℃、压强为0.7Mpa以及搅拌速率为520r/min的条件下，搅拌35min后制得混合物B。
(3)混合物C的制备：将本征石墨烯加入聚丙烯中进行高温熔炼，熔炼温度为105℃，熔炼22min后加入混合物B,混合物B分三次加入，混合物B加入完成后再加入混合物A搅拌混合均匀，制成混合物C。
(4)耐磨防火塑料产品制备：在50℃的条件下将混合物C投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到所述耐磨防火塑料产品。
所述发泡剂为ADC,所述催化剂为钛粉，所述稀释剂为正丁醇，所述阻燃剂为超微细化氢氧化铝颗粒。
实施例5
一种耐磨防火塑料，其组成原料包括：本征石墨烯5.0份、碳源11份、发泡剂7份、催化剂19份、稀释剂17份、碳酸镁25份、阻燃剂28份、聚丙烯28份、膨胀蛭石15份、密胺树脂17份、纳米二氧化硅17份以及硅酸18份，所述碳源为琼脂，所有原料均按重量份计算。
所述耐磨防火塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)混合物A的制备：将密胺树脂、稀释剂、发泡剂以及碳酸镁加入硅酸中进行反应，并且加入催化剂加快反应速率，反应条件为温度120℃，压强大小为2.2Mpa，反应42min后得混合物A；
(2)混合物B的制备：将碳源、阻燃剂、膨胀蛭石以及纳米二氧化硅在42℃、压强为0.9Mpa以及搅拌速率为560r/min的条件下，搅拌55min后制得混合物B。
(3)混合物C的制备：将本征石墨烯加入聚丙烯中进行高温熔炼，熔炼温度为115℃，熔炼26min后加入混合物B,混合物B分三次加入，混合物B加入完成后再加入混合物A搅拌混合均匀，制成混合物C。
(4)耐磨防火塑料产品制备：在70℃的条件下将混合物C投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到所述耐磨防火塑料产品。
所述发泡剂为ADC,所述催化剂为钛粉，所述稀释剂为正丁醇，所述阻燃剂为超微细化氢氧化铝颗粒。
对比例1：所述耐磨防火塑料组成原料中没有稀释剂，其余组成原料与实施例1相同。
对比例2：所述耐磨防火塑料组成原料中阻燃剂为氢氧化镁，其余组成原料与实施例2相同。
对比例3：所述耐磨防火塑料组成原料中没有膨胀蛭石，其余组成原料与实施例1相同。
通过对五个实施例以及三个对比例制作的防火塑料产品进行防火性能以及耐磨性能测试实验，防火性能实验过程为将制作的产品放置于燃烧柜中进行燃烧，观察产品燃烧时间；耐磨性能测试实验为使用洛氏硬度计对产品进行耐磨性能测试实验，结果如表1所示：
表1
实验组 燃烧时间(min) 洛氏硬度(HR)
实施例1 168 102
实施例2 182 109
实施例3 220 124
实施例4 197 115
实施例5 210 120
对比例1 145 81
对比例2 230 93
对比例3 152 64
通过表1得出结论：
八个实验组中燃烧时间从长到短排序为：
对比例2＞实施例3＞实施例5＞实施例4＞实施例2＞实施例1＞对比例3＞对比例1
八个实验组中洛氏硬度从大到小排序为：
实施例3＞实施例5＞实施例4＞实施例2＞实施例1＞对比例2＞对比例1＞对比例3
八个实验组中，对比例2的防火性能最为优异；实施例3的耐磨性能最好。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种耐磨防火塑料，其特征在于组成原料包括：本征石墨烯1.0～6.0份、碳源8～12份、发泡剂4～8份、催化剂16～20份、稀释剂8～20份、碳酸镁10～30份、阻燃剂20～30份、聚丙烯20～30份、膨胀蛭石10～16份、密胺树脂14～18份、纳米二氧化硅14～18份以及硅酸10～20份，所述碳源为琼脂，所有原料均按重量份计算。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨防火塑料，其特征在于组成原料为：本征石墨烯4.0份、碳源10份、发泡剂6份、催化剂18份、稀释剂14份、碳酸镁20份、阻燃剂25份、聚丙烯25份、膨胀蛭石13份、密胺树脂16份、纳米二氧化硅16份以及硅酸15份，所有原料均按重量份计算。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨防火塑料，其特征在于：所述发泡剂为ADC,所述催化剂为钛粉。
4.根据权利要求1或2所述的一种耐磨防火塑料，其特征在于：所述稀释剂为正丁醇，所述阻燃剂为超微细化氢氧化铝颗粒。
5.一种如权利要求1-4任一所述耐磨防火塑料的制备方法，其特征在于制备方法包括以下步骤：
1)混合物A的制备：将密胺树脂、稀释剂、发泡剂以及碳酸镁加入硅酸中进行反应，并且加入催化剂加快反应速率，反应条件为温度106～128℃，压强大小为1.4～2.4Mpa，反应30～46min后得混合物A；
2)混合物B的制备：将碳源、阻燃剂、膨胀蛭石以及纳米二氧化硅在30～45℃、压强为0.6～1.0Mpa以及搅拌速率为500～580r/min的条件下，搅拌30～60min后制得混合物B。
3)混合物C的制备：将本征石墨烯加入聚丙烯中进行高温熔炼，熔炼温度为100～120℃，熔炼20～30min后加入混合物B,混合物B分三次加入，混合物B加入完成后再加入混合物A搅拌混合均匀，制成混合物C。
4)耐磨防火塑料产品制备：在45～75℃的条件下将混合物C投入到挤出机中熔融后挤出造粒，得到所述耐磨防火塑料产品。
6.一种如权利要求1-4任一所述耐磨防火塑料在制备防火电器产品中的应用。
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